З Звук

Определения и обозначения

Звук — то, что возникает при колебаниях тел и воспринимается органом слуха. Иначе говоря, мы слышим не само движение предмета, а колебания, которые доходят до уха. Это определение помогает понять, почему без колебаний источник обычно не звучит.

Источник звука — тело, которое колеблется и создаёт звук. Источником могут быть струна, голосовые связки человека, звонок или барабан. Найти источник нужно, чтобы понять, какое именно тело начало звучать, а не перепутать его с тем, кто слушает.

Звуковые колебания — движения тела или частиц среды, которые повторяются около положения равновесия. Положение равновесия — место, около которого тело движется туда и обратно. Это понятие объясняет, почему струна после щипка не просто смещается, а снова и снова отклоняется в разные стороны.

Звуковая волна — распространение колебаний от источника звука через среду. Среда — вещество, например воздух, вода или твёрдое тело, через которое передаются колебания. Понятие волны помогает проследить путь звука от звучащего предмета до уха.

Как это устроено

Звук появляется, когда тело начинает колебаться. Если дёрнуть струну, она отклонится от покоя и быстро задвигается туда-сюда; от этого мы услышим музыкальный звук. Если оттянуть свободный конец линейки за краем стола и отпустить, он тоже начнёт колебаться и зазвучит. В человеке при речи колеблются голосовые связки, поэтому возникает голос.

Сам источник не переносится от предмета к уху: передаются его колебания. Колеблющееся тело толкает ближайшие частицы воздуха, и они начинают двигаться около своих положений. Затем эти частицы передают движение соседним, как люди в цепочке передают лёгкий толчок дальше. Так колебания постепенно распространяются по воздуху.

Когда звуковые колебания доходят до уха, мы воспринимаем их как звук. Частицы среды не летят от источника прямо в ухо на всём пути: каждая передаёт движение соседним частицам. Поэтому звук может пройти некоторое расстояние, хотя само звучащее тело остаётся на месте. Ухо принимает дошедшие колебания, а источник их создаёт.

Для распространения звука нужна среда, в которой есть частицы. В воздухе, воде и твёрдых телах частицы могут передавать колебания друг другу, поэтому звук распространяется во всех этих веществах. В пустоте частиц нет, и передать колебания некому. Значит, звук от источника не сможет дойти через пустоту до слушателя.

Звуки отличаются по громкости и высоте, потому что колебания могут быть разными. Если источник колеблется сильнее, звук обычно получается громче; если слабее — тише. Высота связана с быстротой колебаний: быстрые колебания дают более высокий звук, медленные — более низкий. Поэтому громкий звук не обязательно высокий, а тихий не обязательно низкий.

Источник звука и его колебания

В таблице показано, что именно колеблется у разных источников и какой звук в результате можно услышать. Сравнивая строки, проследи цепочку: предмет — колеблющаяся часть — звук. Так проще найти источник и не путать его с ухом, которое звук воспринимает.

Разбор задач

Задача 1. Назови два предмета в классе, которые могут быть источниками звука, и укажи, что в них колеблется. Нужно не просто перечислить предметы, а связать каждый с его колеблющейся частью. Источником считается то тело, которое создаёт звук своими колебаниями.

1. Выберем звонок: при звоне движутся и колеблются его детали.
2. Выберем музыкальный инструмент, например гитару: у неё колеблется струна.
3. Проверим ответ: в обоих случаях названы и источник, и то, что в нём колеблется.

Ответ: источниками могут быть звонок и гитара; у звонка колеблются детали, у гитары — струна. В классе можно предложить и другие примеры, если удаётся определить колеблющееся тело. Например, у звучащего голоса колеблются голосовые связки.

Задача 2. Линейку прижали к краю стола, свободный конец оттянули и отпустили. Объясни, почему слышен звук. Чтобы ответить, проследим, что происходит сначала с линейкой, а затем с окружающим воздухом. Так мы не перепутаем источник и путь передачи звука.

1. После отпускания конец линейки начинает двигаться туда-сюда около положения покоя.
2. Это движение заставляет колебаться ближайшие частицы воздуха, а они передают колебания дальше.
3. Дошедшие до уха колебания воздуха воспринимаются как звук.

Ответ: звук слышен, потому что линейка колеблется, приводит в движение воздух и передаёт колебания к уху. Если прижать линейку так, чтобы она перестала колебаться, звучание прекратится. Значит, источник звука в этом опыте — линейка.

Задача 3. Почему звонок за стеклом слышен, а в пустоте звук не распространялся бы? Нужно сравнить два случая: между звонком и ухом есть воздух и стекло либо нет вещества для передачи звука. Важно, что звук не перескакивает от предмета к уху сам по себе, а передаётся через среду.

1. Вокруг звонка есть воздух, частицы которого принимают его колебания.
2. Колебания могут передаваться и через стекло, а затем через воздух с другой стороны.
3. В пустоте частиц нет, поэтому колебания не смогут пройти от звонка к уху.

Ответ: звонок за стеклом слышен, потому что воздух и стекло передают колебания. В пустоте звука не было бы слышно, так как там нет среды, которая могла бы перенести колебания. Стекло не обязательно мешает звуку: оно тоже может участвовать в передаче колебаний.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что звук создаёт само движение воздуха, а колеблющееся тело неважно. Так можно подумать, потому что звук слышен в воздухе, но воздух только передаёт колебания от источника. Проверь себя вопросом: какое тело начало двигаться туда-сюда? Оно и будет источником звука.

Ошибка: думать, что звук распространяется в пустоте. Часто кажется, что звуку достаточно пространства, чтобы пройти от одного предмета к другому. Но для передачи нужны частицы среды, которые передают колебания соседям. Проверка простая: если среды нет, передавать колебания некому.

Ошибка: путать источник звука с его приёмником. Ухо слышит звук, поэтому его иногда называют источником, но оно принимает дошедшие колебания. Источником же будет колеблющееся тело, например струна или звонок. Чтобы проверить себя, раздели два вопроса: что звучит и чем звук воспринимается?

Ошибка: считать, что громкий звук обязательно высокий. Эти свойства описывают разное: громкость связана с силой колебаний, а высота — с их быстротой. Их легко перепутать, потому что оба свойства мы замечаем на слух. Проверь себя: можно ли сделать низкий звук громким? Да, значит, громкость и высота не одно и то же.

Связь с другими темами

Для понимания звука полезно знать, что тела могут двигаться и колебаться. Ещё нужно помнить, что воздух и другие вещества состоят из частиц. Тогда становится понятно, как движение источника передаётся через среду, хотя сами частицы не бегут от источника прямо к уху.

Эта тема пригодится при изучении органов слуха: ухо воспринимает дошедшие до него звуковые колебания. Она также помогает разобраться в распространении волн и понять, почему звук передаётся через разные вещества. Знание о громкости важно и в повседневной жизни: слишком громкие звуки могут быть опасны для слуха.

Что запомнить

• Звук возникает при колебаниях тел.
• Колеблющееся тело — источник звука.
• Звук передаётся через воздух, воду и твёрдые тела.
• В пустоте звук не распространяется.
• Ухо воспринимает звуковые колебания.
• Громкость и высота звука — разные характеристики.